Compressive stresses of mould mixture

Tensiones de compresión de la mezcla del molde

La fuente de las tensiones de compresión reside en la estructura de la arena de cuarzo. Al alcanzar la temperatura crítica (de 560 a 580 °C), los granos de arena de cuarzo aumentan de volumen. El aumento de volumen provoca el movimiento de los granos de arena circundantes. En este trabajo, se muestra mediante las investigaciones dilatométricas de diferentes composiciones granulométricas de arenas de cuarzo cómo la composición granulométrica afecta al tamaño de la dilatación del molde causada por el calentamiento durante el vertido de la masa fundida.

INTRODUCCIÓN

Los tipos de arena que pueden utilizarse para la fabricación de los moldes fungibles son: cuarzo, circón, cromita, olivino, etc. La arena más utilizada es la arena de cuarzo. El uso de arena de cuarzo suele estar justificado desde un punto de vista económico. Es barata debido a su abundancia en la naturaleza. Sin embargo, la arena de cuarzo más utilizada tiene sus desventajas. Una de las desventajas es el aumento de volumen que se produce durante el calentamiento de los granos de cuarzo a temperaturas que oscilan entre 560 y 580 °C (Figura 1) [1]. A esta temperatura, la estructura de los granos de cuarzo cambia de fase α a β, lo que se manifiesta en la rotación de la red cristalina y el cambio de volumen. El cambio de volumen provoca tensiones de compresión en la mezcla del molde, lo que da lugar a la deformación de la cavidad del molde. Al producirse la deformación, algunas partes del molde pueden romperse. Si esto ocurre, como resultado de la fundición, obtenemos un defecto de fundición con las llamadas "costras". [1]

La costra es un fenómeno que se produce cuando se desprende una capa de 2 a 6 mm de espesor de la superficie interior del molde de fundición. La tendencia a la formación de costras (SO) puede explicarse en función del cociente entre las tensiones de compresión (σ_t) y la resistencia de la capa de condensación (σ_rek). 

​$SO=f\left(\frac{{\sigma }_t}{{\sigma }_{rek}}\right)$    (1)

Sin embargo, la costra (como defecto de fundición) puede producirse también en una capa seca del molde, es decir, la capa que se calienta a una temperatura superior a 100 °C, donde se produce el proceso de modificación alotrópica de la arena (mezcla del molde). El proceso de formación de costras se muestra en la figura 2.

La tendencia a la formación de costras puede disminuirse reduciendo la cantidad de tensiones de compresión (σ_t). Esto se consigue mediante la elección adecuada de la composición granulométrica de la arena y la tecnología de fabricación de moldes.